Смазка для узлов трения подшипников качения и скольжения
Владельцы патента RU 2443765:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ) (RU)
Букин Виктор Евгениевич (RU)
Использование: в тяжело нагруженных узлах трения, подшипниках качения и скольжения, в шарнирах, опорах, резьбовых соединениях, зубчатых и других передачах, эркерного открывания выпуска стали и т.д. при максимальной температуре от 600-1200°C. Смазка содержит, мас.%: графитоколлоидный препарат 4-8, дисульфид вольфрама 3-9, полиизобутилен П-20 2-4, многофункциональная присадка - 1,4-ди(N-арилсульфониламино)-2(тиобезтиазол)бензол 0,5-2, загущенные мылами масла до 100. Технический результат - повышение термостойких свойств смазки, повышение ресурса работы прокатного оборудования в 10-15 раз. 2 табл., 4 пр.
Изобретение относится к смазочным материалам, используемым в тяжелонагруженных узлах трения, подшипников качения и скольжения, в шарнирах, опорах, резьбовых соединениях, зубчатых и других передачах и т.д. при максимальной температуре от 600 до 1200°C.
Известна универсальная смазка Литол-24, имеющая сравнительно большой ресурс работы и успешно заменяющая натриевые и литиевые смазки общего назначения [ГОСТ 21150-75]. Смазка включает:
| Загуститель - литиевое мыло | |
| 12 - оксистеориновой кислоты | - 13% |
| Присадки: антиокислительная - дифениламин | - 0,5% |
| или неозон-Д | - 0,7% |
| Вязкостная - полиизобутилен П-20 | - 4% |
| Дисперсионная среда - смесь масел веретенного АУ и индустриального И-50А (1:3) или остаточных или дистиллятных масел западно-сибирских нефтей | до 100% |
Смазка работает при 110-130°C и может кратковременно выдерживать температуру до 200°C в узле трения, надежно защищает металлические изделия от коррозии, может закладываться в узлы трения как несменяемая смазка и является многоцелевой смазкой.
Недостатками смазки Литол-24 являются:
низкие противоизносные и противозадирные свойства при высоких удельных нагрузках, т.е. в тяжело нагруженных узлах трения качения и скольжения применение Литол-24 просто невозможно; по своим трибологическим характеристикам Литол-24 относится к смазкам средненагруженных узлов трения;
- верхний температурный рабочий интервал для смазки Литол-24 составляет 110-130°C и кратковременно до 200°C, а в тяжело нагруженных узлах трения обычно развивается температура 200°C-250°C;
- для современной техники ресурс работы смазки Литол-24, применяемой как несменяемая смазка, недостаточный (например, в некоторых автомобильных узлах трения 1-2 года);
- смазка Литол-24 не может быть использована для резьбовых соединений и в качестве термостойкой смазки (рабочая температура 200°C).
В качестве прототипа выбрана термостойкая смазка [патент UA 24433 A, 30.10.1998], которая в своем составе содержит загущенные мылами нефтяные масла, графит, дисульфид молибдена и многофункциональную присадку, представляющую собой продукт присоединения диметилфосфита и 1,4 (арилсульфонил) хинонимина. Недостаток присадки состоит в том, что противозадирные свойства смазки при повышенных температурах не отвечают требованиям потребителя, что значительно сужает область ее применения.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении термостойких свойств смазки для тяжело нагруженных узлов трения подшипников качения и скольжения на основе мыльных смазок, противоизносных, противозадирных и антикоррозионных свойств.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в состав смазки на основе загущенных мылами масел, содержащим многофункциональную присадку и графитоколлоидный препарат, дополнительно введены дисульфид вольфрама и полиизобутилен П-20, а в качестве многофункциональной присадки 1,4-ди(N-арилсульфониламино)-2(тиобезтиазол)бензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Графитоколлоидный препарат | 4-8 |
| Дисульфид вольфрама | 3-9 |
| Полиизобутилен П-20 | 2-4 |
| Многофункциональная присадка | 0,5-2 |
| Загущенные мылами масла | до 100 |
Графитоколлоидный препарат (ГКП) в составе смазки - твердый компонент, обеспечивающий стабильное антифрикационное свойство смазки в широком интервале температур до 250°C. Графитоколлоидный препарат обеспечивает противозадирные и антикоррозионные свойства смазки и повышает ее рабочую температуру до 250°C. Оптимальное количество графитоколлоидного препарата 4-8 мас.ч., нижний и верхние пределы определяются смазывающими свойствами графитоколлоидного препарата и консистентностью смазки, которая в свою очередь определяется эксплуатационными требованиями. В этих пределах эффективность ГКП как антифрикационной добавки высокая.
Дисульфид вольфрама введен в состав смазки как эффективная антифрикационная присадка, применение которой улучшает условия работы тяжело нагруженного узла трения в условиях высокой температуры, многократно повышает ресурс работы смазки и оборудования, дает возможность использовать смазку в резьбовых соединениях, а также при непосредственной близости раскаленного металла.
Оптимальное количество дисульфида вольфрама 3-9 мас.ч. Нижний и верхний пределы определяются смазывающими свойствами дисульфида вольфрама. В данной смазке при содержании дисульфида вольфрама ниже 3 мас.ч. антифрикционные свойства смазки резко уменьшаются, а при содержании выше 9 мас.ч. они остаются практически неизменными.
В качестве вязкостной присадки используют полиизобутилен П-20. Эта присадка добавляется в зависимости от используемой основы. Например, если используется в качестве основы Литол-24, присадка не нужна, а если используется в качестве основы смазка 1-13, добавляется 3-4% присадки.
Многофункциональная присадка представляет собой органическое соединение. Многофункциональная присадка повышает:
- антикоррозионные свойства смазки при повышенных температурах;
- противозадирные и противоизносные свойства смазки, особенно в тяжело нагруженных узлах трения, подшипников качения и скольжения, что делает возможным применение смазки в резьбовых соединениях.
Оптимальное содержание многофункциональной присадки определено лабораторными исследованиями, значительная эффективность ее проявляется при содержании выше 0,5 мас.ч., а выше 5 мас.ч. рост противоизносных и противозадирных свойств незначителен.
Присадка имеет следующее строение:
где R=H-, CH3.
Предлагаемая присадка обладает антикоррозионными свойствами.
Для испытания антифрикционных присадок было приготовлено несколько пластических смазок на основе известных смазок Литол-24 и 1-13. Испытания проведены в сравнении со смазками Литол-24 и 1-13. Исследования выполнены на лабораторной машине трения СМЦ-2 по схеме колодка-ролик. Диаметр ролика 50 мм, площадь трения 1 см, угловая скорость 330 об/мин. Как видно из таблицы 2, смазки, в состав которых входит присадка, обладают лучшими антифрикционными свойствами по сравнению со смазками Литол-24 и 1-13. Кроме того, они обеспечивают работу узла трения при более тяжелых нагрузках. Для испытаний трибологических свойств были взяты примеры смазок, приведенные в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Состав опытных образцов смазок | |||||
| № смазки | Содержание компонентов, % | ||||
| Дисульфид вольфрама | Графитоколлоидный препарат | Вязкостная | Присадка | Мыльная смазка | |
| Литол-24 | - | - | - | - | Прототип |
| 1 | 5 | 4 | - | 0,8 | Литол |
| 2 | 5 | 7 | - | 1,0 | Литол |
| 3 | 5,5 | 6 | 3 | 0,8 | 1-13 |
| 4 | 5,5 | 8 | 3 | 1,5 | 1-13 |
| Таблица 2 | ||||
| Сравнительная характеристика противоизносных свойств смазок | ||||
| Смазка | Удельная нагрузка на узел трения кг/см | Момент трения, кг/см | Износ, г | Количество оборотов ролика |
| Свинцоль (ТУ 38-101578-76) | 250 | задир | - | - |
| Лимол (ТУ 38301-4854-95) | 250 | 27 | 5,0·10-3 | 25000 |
| 350 | 35 | 1,5·10-3 | 25000 | |
| 400 | 40 | 2,4·10-3 | 25000 | |
| Образец №1 | 250 | 18 | 4,0·10-3 | 50000 |
| 350 | 21 | 5,0·10-3 | 50000 | |
| 400 | 32 | 2,0·10-3 | 50000 | |
| Образец №2 | 250 | 17 | 4,0·10-3 | 50000 |
| 350 | 23 | 5,0·10-3 | 50000 | |
| 400 | 34 | 1,8·10-3 | 50000 | |
| Смазка | Удельная нагрузка на узел трения кг/см | Момент трения, кг/см | Износ, г | Количество оборотов ролика |
| Образец №3 | 250 | 17 | 4,0·10-3 | 50000 |
| 350 | 22 | 1,5·10-3 | 50000 | |
| 400 | 38 | 2,1·10-3 | 50000 | |
| Образец №4 | 250 | 16 | 5,0·10-3 | 50000 |
| 350 | 24 | 1,5·10-3 | 50000 | |
| 400 | 37 | 2,0·10-3 | 50000 |
Обработка статистических данных противоизносных свойств консистентных смазок на основе Li-, Na-, Ca-мылов, а также результаты испытаний противоизносных свойств предложенной смазки различных составов позволяет утверждать, что ее противоизносные свойства выше, чем у смазок типа Литол-24, 1-13, что увеличивает срок службы трущихся пар и что подтверждается примерами реализации смазок.
Примеры реализации смазок
1. Смазка №1 на основе пластической смазки Литол-24.
Использовалась в подшипниках на участке газорезки металла электросталеплавильного цеха. Температура в этом технологическом процессе составляла 700-750°C, эркерное открывание выпуска стали на участке МНЛЗ до 1600°C. Однократная закладка смазки в подшипники прокатного оборудования обеспечила работу оборудования в течение восьми месяцев, что превышает ресурс работы традиционной смазки более чем в 15 раз.
2. Смазка №3, и №4 на основе пластичной сказки 1-13 использовалась на цементно-шиферном комбинате в подшипниках барабанных обжиговых печей при нагрузке на ось 400 тонн. Время работы подшипника с однократной закладкой смазки составило один год.
3. Смазка №2 на основе пластичной смазки Литол-24 использовалась в подшипниках отводящего рольганга прокатного стана. Ресурс работы узла трения при однократной закладке смазки превысил ресурс работы традиционной смазки более чем в 5 раз.
Данный состав смазки позволяет повысить ресурс работы прокатного оборудования в 10-15 раз.
Смазка для узлов трения подшипников качения и скольжения на основе загущенных мылами масел, содержащая многофункциональную присадку и графитоколлоидный препарат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисульфид вольфрама и полиизобутилен П-20, а в качестве многофункциональной присадки содержит 1,4-ди(N-арилсульфониламино)-2(тиобезтиазол)бензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| графитоколлоидный препарат | 4-8 |
| дисульфид вольфрама | 3-9 |
| полиизобутилен П-20 | 2-4 |
| присадка многофункциональная | 0,5-2 |
| загущенные мылами масла | до 100 |
